微種植體植入角度對(duì)微種植體穩(wěn)定性的影響

代　泉　陳江浩　周　洪

[摘要]目的：通過有限元方法，分析微種植體植入角度對(duì)微種植體穩(wěn)定性的影響，為微種植體支抗的臨床應(yīng)用提供可靠的理論依據(jù)。方法：建立不同植入角度的微種植體-上頜全牙弓有限元模型，對(duì)各模型施加2.5N內(nèi)收前牙的作用力，對(duì)微種植體所受等效應(yīng)力進(jìn)行比較。結(jié)果：微種植體與牙槽骨表面的夾角增加，微種植體所受等效應(yīng)力明顯減小。結(jié)論：微種植體植入角度的增加，有利于微種植體的穩(wěn)定。

[關(guān)鍵詞]有限元；微種植體；角度

[中圖分類號(hào)]R783.5 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1008-6455（2009）02-0217-03

The influence of micro-implant insertion angle on the stability of micro-implant

DAI Quan1,CHEN Jiang-hao2,ZHOU Hong1

(1.Department of Orthodontics,Stomatological Hospital of Xi'an Jiaotong University, Xi'an 710004,Shannxi,China;2.Department of Stomatology, the First Affiliated Hospital of Xi'an Jiaotong University)

Abstract:ObjectiveBy using the FEM method, this study analyses the influence of micro-implant insertion angle on the stability of micro-implant, for the purpose of providing reference for the clinical application of micro-implant. MethodsSetting up micro-implant-upper dental arch finite element models which differ in insertion angle;2.5N stress was applied on the models for anterior tooth endoduction; Examine the Von Mises stress of micro-implant. ResultsThe increase of angle formed by micro-implant and alveolar bone result in significant decrease in Von Mises stress on micro-implant. ConclusionThe increase of micro-implant insertion angle is beneficial for the stability of micro- implant.

Key words:finite element method;micro-implant;angle

微種植體支抗的成功取決于其穩(wěn)定性，而微種植體的植入角度直接影響其穩(wěn)定性。由于微種植體應(yīng)用于臨床的時(shí)間較短，目前關(guān)于微種植體以何種角度植入牙槽骨最有利于保證其穩(wěn)定性這一問題還沒有定論。本文通過有限元方法，對(duì)以不同角度植入牙槽骨的微種植體所受等效應(yīng)力進(jìn)相比較。

1材料和方法

1.1微種植體模型的設(shè)計(jì)與建立：以中邦公司生產(chǎn)的微種植體為基礎(chǔ)，設(shè)定微種植體為刃狀螺紋圓柱形純鈦螺釘，外徑1.6mm，內(nèi)徑1.2mm，螺紋長度9mm，螺紋深度0.2mm,螺紋頂角60°。

1.2上頜有限元模型：建立上頜全牙弓有限元模型[1]。模型包括牙齒、牙周膜、骨皮質(zhì)、骨松質(zhì)、弓絲及托槽。有關(guān)組織的材料力學(xué)參數(shù)[2-4]。 (見表1)

1.3植入位置：將微種植體植入上頜第二前磨牙與第一磨牙間牙槽骨，距牙槽骨頂端5mm，以不同角度植入。模型A：將微種植體與牙槽骨表面呈90°植入。模型B：將微種植體與牙槽骨表面呈60°植入。模型C：將微種植體與牙槽骨表面呈30°植入。

1.4加載部位及載荷條件：模擬臨床治療中微種植體支抗的應(yīng)用，分別在種植體頂部及側(cè)切牙與尖牙間弓絲上施加2.5N大小相等，方向相反的作用力。

1.5觀察部位及指標(biāo)：①觀察微種植體植入骨內(nèi)部分的Von Mises應(yīng)力(等效應(yīng)力)分布；②讀取微種植體植入骨內(nèi)部分的表面Von Mises應(yīng)力，繪制Von Mises應(yīng)力-微種植體植入深度曲線圖。通過對(duì)以上觀察指標(biāo)的比較，分析微種植體植入角度對(duì)微種植體穩(wěn)定性的影響。

2結(jié)果

2.1微種植體植入骨內(nèi)部分表面Von Mises應(yīng)力分布情況（如圖1～3）： 從圖中可見，微種植體植入骨內(nèi)部分靠近微種植體頸部區(qū)域的Von Mises應(yīng)力最大，出現(xiàn)應(yīng)力集中區(qū)，隨著植入深度的增加（由微種植體頸部向尖部方向）Von Mises應(yīng)力迅速衰減。隨著微種植體植入角度的增加，應(yīng)力集中區(qū)面積明顯減小，Von Mises應(yīng)力峰值明顯減小，分別為54.3g/mm2，35.4 g/mm2，10.1g/mm2。

2.2微種植體表面Von Mises應(yīng)力-微種植體植入深度曲線圖

2.2.1微種植體與牙槽骨表面呈90°植入（模型A），微種植體表面Von Mises應(yīng)力-微種植體植入深度曲線圖。（如圖4）

2.2.2微種植體與牙槽骨表面呈60°植入（模型B），微種植體表面Von Mises應(yīng)力-微種植體植入深度曲線圖。（如圖5）

2.2.3微種植體與牙槽骨表面呈30°植入（模型C），微種植體表面Von Mises應(yīng)力-微種植體植入深度曲線圖。（如圖6）

由圖中可得：①以不同角度植入種植體，其受力后應(yīng)力分布規(guī)律基本一致：頸部最大，并隨著植入深度增加而減小，根尖處略有增加；②隨著種植體植入角度的增加，微種植體植入骨內(nèi)部分所受應(yīng)力明顯減小。

3討論

由于微種植體應(yīng)用于臨床的時(shí)間較短，目前關(guān)于微種植體以何種角度植入牙槽骨最有利于保證其穩(wěn)定性這一問題還沒有定論。

一方面，由于骨皮質(zhì)彈性模量明顯高于骨松質(zhì)，根據(jù)生物力學(xué)的應(yīng)力遮擋原理，故骨皮質(zhì)承受較大的應(yīng)力。因此，隨著種植體植入角度的減小，勢必引起種植體與骨皮質(zhì)接觸面積的增大，因而增強(qiáng)了種植體的穩(wěn)定性。因此，一部分學(xué)者認(rèn)為微種植體應(yīng)與牙槽骨或牙體長軸成一定角度植入：Park HS[5]將種植體植入第二前磨牙和第一磨牙間頰側(cè)骨壁，種植體與骨面成60°，以保證種植體的植入部分位于皮質(zhì)骨，不進(jìn)入骨髓腔，從而增加穩(wěn)定性。Kyung[6]認(rèn)為種植體在上頜應(yīng)與牙齒長軸成30～40°，在下頜角度為10～20°，從而增加種植體與骨組織的接觸面積，以保證種植體的穩(wěn)定性并防止傷及牙根。Caran[7]認(rèn)為種植體則應(yīng)與牙根間骨面成30～45°。

另一方面，隨著種植體傾斜角度的減小，種植體上的水平力矩相應(yīng)增大，故種植體-骨界面所受應(yīng)力相應(yīng)增大。這也是影響種植體穩(wěn)定性的關(guān)鍵。張揚(yáng)等[8]通過三維有限元法，分析以不同傾斜角度植入微小種植體時(shí)，種植體-骨界面的生物力學(xué)變化，認(rèn)為增加種植體的傾斜角度，可以提高其承載水平向正畸力的能力，提示臨床應(yīng)選擇垂直于頰側(cè)牙槽骨的方向植入微小支抗種植體。

本實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，微種植體受力后，其植入骨內(nèi)部分應(yīng)力從頸部區(qū)域至根部逐漸減小，根尖處略有增大。應(yīng)力集中區(qū)均位于種植體頸部與骨皮質(zhì)接觸區(qū)域及其鄰近區(qū)域。這與其他學(xué)者的研究結(jié)果一致[9-10]。但隨著植入角度的減小，應(yīng)力集中區(qū)的面積及應(yīng)力大小卻顯著的增加。在模型其他條件及載荷條件不變的條件下，這種應(yīng)力分布情況的變化說明種植體植入角度的變化確實(shí)對(duì)種植體-骨界面的應(yīng)力分布有影響，植入角度越大，應(yīng)力分布越均勻。這提示我們?cè)谂R床植入微種植體時(shí)應(yīng)盡量與牙槽骨表面呈90°植入，以提高種植體的穩(wěn)定性。

出現(xiàn)這種現(xiàn)象的原因可能是由于當(dāng)微種植體以垂直角度植入牙槽骨時(shí)，微種植體的螺紋部分可以全部進(jìn)入牙槽骨內(nèi)，增加了其與牙槽骨的接觸面積，有利于機(jī)械嵌合。而當(dāng)植入角度減小時(shí)，雖然延長了微種植體與骨皮質(zhì)的接觸面積，但實(shí)際植入牙槽骨內(nèi)的螺紋長度將下降，減小了微種植體與整個(gè)牙槽骨的接觸面積，同時(shí)增加了微種植體在骨外暴露的長度，從而增加了作用力的力矩，使微種植體骨內(nèi)部分受力增加，導(dǎo)致應(yīng)力集中。

4結(jié)論

隨著微種植體植入角度的增加，微種植體植入骨內(nèi)部分所受應(yīng)力減小，有利于其穩(wěn)定。

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[收稿日期]2008-11-20[修回日期]2009-01-25

編輯/何志斌